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UCC28C44反激电源驱动问题

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埃_维_针1
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LV8
副总工程师
  • 2022-8-1 23:25:30
10问答币
安森美的某款固定ON time,PFM电源芯片准备停产。鉴于近段时间供应问题,公司领导建议用TI 的UCC28C44去做替代。我昨天做了仿真,发现有问题,思来想去,还是发到坛子里,请各位大佬提供一点帮助,谢谢各位大佬。

先说明情况:
这是一个辅助电源。
Input:0-1100V DC,满载范围600-1100V。
Output:24V DC,300W
频率37kHz。
反激拓扑,硬开关,反激电感Lm约1mH,正常情况,全工况下DCM。
管子SCT1000N170   SIC MOS管。
反馈是TL431+SFH615A光耦。
VCC供电由辅助绕组完成。
问题有:
1.     仿真的情况是:无软起动,满载启机,当电阻串给VCC电容充电,VCC到14.5V后芯片开始打驱动,VCC电压开始往下掉,这个时候芯片虽然打出50%的满占空比,但实际管子导通时间没到50%,估计才15%,因为管子驱动电压太低了,有效占空比也低。这样输出电压建立太慢,VCC绕组电压建立也很慢,最终表现为VCC掉电,启动不利,或者输出电压干脆稳定在20V……

SCT1000N170输出特性.png

满载输出,原边电流Ipeak约4A,启动时候电流需求更大,然而看到上图SCT1000N170的输出特性曲线,VGS=14V时,驱动能力不够。
所以,UCC28C44,启机的时候如何驱动较高驱动电压的管子?

2. 仿真调环路的相位裕量有60度+,而启动输出超调,要加软起动,可是加了以后,碰到问题1,就更难启动了。
UCC28C44Flyback-graph.png

SCH如下所示:
UCC28C44Flyback.png

最佳答案

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38C44启动电压太低,就外置一个启动电路,启动电解电压上升到18V再给38C44供电,这样有效的启动时间就可以加长,原理应该是可行的。图中基准IC用的是TL432。
埃_维_针1
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LV8
副总工程师
  • 2022-8-1 23:33:27
  • 倒数9
 
管子是芯片直接驱动的,或者加个晶体管图腾柱。对于驱动问题,我暂时想到这种办法,既然VCC到14.5V就开始启动了,那想个办法让管子驱动电压达到18V,芯片VCC引脚电压正好达到14.5V。如下图,调节稳压管击穿后稳压值,当稳压管上端电压为18V时,MOS的S极正好达到14.5V。
仿真看了下,这种办法简直是太糟糕了……

屏幕截图 2022-08-01 232209.png


nc965
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版主
  • 2022-8-2 08:51:17
  • 倒数7
 
看了一下这个芯片,典型应用并非反激,更何况你这样极端的反激,做一些适应性调整是必要的:
1、最大占空比限制到0.47,就不需要软启动了,同时变压器也需要按此调整设计
2、上电过程占空比上不去,应该是峰值电流保护工作点不匹配,说到底还是变压器设计问题
3、高压MOS驱动电压较高,且不能因为输出电压未能建立而停滞上电,这需要辅助供电增加正激绕组,任何情况下(哪怕输出短路)都得到18VVDD
4、驱动电流±1A,正程足够,逆程太弱,特别对于高压更是如此,应该考虑图腾柱接力,重点也是逆程(关断能力),半个图腾柱(只有下管)那种电路或许就行。

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埃_维_针1
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LV8
副总工程师
最新回复
  • 2022-8-3 22:12:49
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感谢版主提供建议~

1.从仿真上看,不加软起动,COMP上电就立即升到5伏多一点,我算了下我这电路的COMP的静态工作点大概在2V,输出差不多达到24V时反馈环降低COMP,5V降到2V是个大动态,调节很慢,就出现了一楼贴出的那个输出波形了,我觉得还是要加一下软起。当然还是以实际调的为准。

2.VCC达到14.5V后启动,启机过程芯片的输出占空比已经打到50%,但SIC管子驱动电压值要求较高,实际占空比不足50%,见下图仿真的波形,Vgs驱动和Vds

UCC28C44Flybackobsolete-graph.png

3.flyback的电源很少见到有正激绕组(与原边相同同名端),很久以前见过一次,依然觉得是高端玩法,有资料可以学习吗?

4.这次主要是芯片替换,是个临时工作。另外想咨询一下,200V-1000V dc输入,单路24V,300W满载输出(@输入电压>600V),磁芯是PQ5050 DMR95。这个设计是否还有优化空间?我个人觉得变压器还可以再搞小点儿~


MOTIVE-高信龙
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  • 2022-8-2 22:29:57
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YTDFWANGWEI
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  • 2022-8-2 08:06:26
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。。。没看到图片,又想当然了。
st.you
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总工程师
  • 2022-8-2 09:46:08
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38C44启动电压太低,就外置一个启动电路,启动电解电压上升到18V再给38C44供电,这样有效的启动时间就可以加长,原理应该是可行的。图中基准IC用的是TL432。
微信图片_20220802094225.jpg

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埃_维_针1
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副总工程师
  • 2022-8-3 21:41:47
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非常感谢大佬提供方案。

屏幕截图 2022-08-03 213838.png VCCstartcircuit-graph.png

从仿真上看是可行的,我会多跑一些工况看看,再搭电路实测。
非常感谢~
haohaobaxia
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高级工程师
  • 2022-8-2 14:45:39
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可以看看UCC28700

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wangdongchun
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专家
  • 2022-8-2 22:15:50
  • 倒数4
 
可以单独采用一个辅助电源电路,以便给IC提供恒定的启动和工作电压

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